O plazme bežný laik najčastejšie počuje v súvislosti s vesmírom, hviezdami a vysokou teplotou. Ani by mu nenapadlo, že ju raz možno využije v bežnom živote pri dezinfekcii rán, sterilizácii medicínskych nástrojov či liečbe rakoviny. Aj vďaka výskumu studenej plazmy doc. RNDr. Zdenka Machalu, PhD., z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského to už nie sú len nereálne sny z ďalekej budúcnosti.
Plazma je ionizovaný plyn, hoci aj vzduch. Obsahuje nabité častice a zvyčajne svieti. Považuje sa za štvrté skupenstvo hmoty. V prírode má podobu blesku, polárnej žiary či hviezd. Tvorí až 99 percent pozorovanej hmoty vesmíru. „Vo vesmíre dosahuje plazma naozaj veľmi vysoké teploty. Avšak dá sa to urobiť aj tak, že teplota plynu je nízka ako izbová teplota,“ povedal Zdenko Machala v rozhovore pre RTVS. „Môžete do takej plazmy strčiť prst a nepopálite sa. To sa dá spraviť pomocou niektorých elektrických výbojov a práve tomu sa venujem.“
Studená plazma sa dá využiť aj v biomedicínskych aplikáciách, ktoré sú hlavným predmetom jeho výskumu. „Tam je teplotná citlivosť kľúčová, aby sme nespálili to, čo chceme plazmou opracovať. Môže to byť aj živé tkanivo.“ Studená plazma dokáže účinne zabíjať mikroorganizmy, baktérie, spóry, vírusy. Dá sa preto využívať na sterilizáciu medicínskych nástrojov a pomôcok, najmä tých, ktoré by sa pri sterilizácii teplom zničili ako plastové trubice, katétre či endoskopy. Dezinfikuje však aj vodu alebo rany, rozbíja škodlivé látky vo vzduchu. Studenú plazmu je možné použiť i pri dezinfekcii a hojení akútnych i chronických rán. Ukazuje sa, že dokáže selektívne ničiť rakovinové bunky, a teda by mohla zmenšovať rakovinové nádory, avšak pred týmto jej využitím stoja podľa Zdenka Machalu ešte dlhé roky výskumu a testovania.
Pred pár rokmi vedec predstavil verejnosti koncept malého plazmového pera, ktoré vytvára elektrický výboj a napr. dezinfikuje malé rany. Tie sa potom hoja rýchlejšie. Zdenko Machala vidí najväčší potenciál využitia studenej plazmy v boji s vysokou infekčnosťou v rozvojových krajinách, v dôsledku ktorej ľudia zbytočne umierajú napríklad pri zraneniach a pôrodoch. „Taký jednoduchý prenosný plazmový zdroj na baterky by sa dal využiť aj tam, kde nemajú elektrinu či čistú vodu,“ dodal pre RTVS. „Ja som si vybral to, po čom som túžil, čo sa mi páčilo. A neľutujem to,“ povedal v rozhovore pre RTVS.
U študentov je však podľa neho fyzika v súčasnosti pomerne málo populárna. Na fakulte by privítali viac záujemcov o tento odbor. Problém vidí aj v tom, že absolventi nemajú veľa príležitostí na uplatnenie mimo vedecko-výskumnej kariéry. „Ak chce niekto ísť robiť niečo iné alebo odísť do priemyslu, na Slovensku zatiaľ nemá veľa príležitostí.“
Rád cestuje a má veľa partnerov medzinárodnej vedeckej spolupráce. Je hrdý na to, že môže byť súčasťou medzinárodných vedeckých tímov, avšak práca na Slovensku mu zase umožňuje slobodne budovať svoj vlastný výskum s najbližšími kolegami a študentami v skupine. Pri rozhodovaní vrátiť sa na Slovensko po viacerých zahraničných pobytoch u neho výrazne zavážilo rodinné hľadisko a fakt, že mu lepšie vyhovuje spôsob života na Slovensku. „Dnes je naša výskumná skupina na FMFI UK sama o sebe dosť medzinárodná, máme niekoľko zahraničných doktorandov.“
Zdenko Machala sa mimo vedy venuje hlavne rodine, ale aj lyžovaniu, skialpinizmu a bicyklovaniu. Je ženatý a rád berie do prírody aj svoje tri deti. Zdenko Machala z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave, skúma vo svojej práci plazmu a elektrické výboje a zisťuje, na čo dobré by sa dali použiť. „Plazma, to je ionizovaný plyn, trebár aj vzduch, čo obsahuje nabité častice a zvyčajne svieti. Elektrické výboje poznáte - napr. blesky. Ja robím malé blesky v laboratóriu. A skúmam to, ako s ich pomocou zabíjať nebezpečné baktérie alebo rozbíjať škodlivé látky vo vzduchu či vode, aby sme mali čistejšie životné prostredie a boli zdraví,“ vysvetľuje slovenský „krotiteľ bleskov“.
Je autorom neuveriteľne cool vynálezu, ktorý síce ešte nie je celkom hotový a tak o ňom skoro nikto nevie: „Je to malé plazmové pero, ktoré síce nepíše, ale vypúšťa elektrický výboj, ktorým sa dá niečo dezinfikovať, napr. porezaný prst. Áno, môžeš strčiť prst do výboja, aj svietiť ti trochu bude, v tme je to dobre viditeľné. A pritom sa nepopáliš, lebo je to studená plazma. Plazma zabije baktérie a rana sa ti rýchlejšie zahojí. Ešte to treba poriadne preskúmať, aby to nikomu neublížilo, ale zatiaľ sa zdá, že to funguje výborne.“
Životopis a profesionálny kontext
Zdenko Machala pôsobí na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave. Jeho výskumná práca sa sústreďuje na plazmu a elektrické výboje a skúma, na čo dobré by sa dali tieto javy použiť v medicíne a pri environmentálnych aplikáciách. Uvažuje sa o potenciálnych prínosoch studenej plazmy v liečbe rakoviny, pričom ešte pred tým stoja dlhé roky výskumu a testovania.
Machala sa vyjadruje k tomu, že plazma môže s nízkou teplotou fungovať aj pri liečebných postupoch, ktoré sú citlivé na teplotu, a že stále predstavuje obrovský potenciál pre lepšiu sterilizáciu a dezinfekciu v zdravotníctve aj mimo neho. V rozhovoroch zdôrazňuje potrebu vyvinúť ľahký, prenosný zdroj plazmy na batérie, ktorý by mohol slúžiť v oblastiach bez elektriny a čisté vody.
Hovorí aj o tom, že plazma sa dá využiť na likvidáciu mikroorganizmov a na zlepšenie kvality životného prostredia, napríklad čistením vody a vzduchu, čo má priamy dopad na zdravie ľudí v rozvojových krajinách.
Najväčšie výzvy a budúcnosť výskumu
- Stanovenie bezpečnostných parametrov a ich vplyv na živé tkanivá pri aplikácii studenej plazmy.
- Vývoj prenosných zdrojov energie pre plazmové aplikácie, ktoré by mohli fungovať aj v miestach bez elektriny.
- Testovanie účinnosti a selektivity plazmy pri ničení rakovinových buniek a minimalizácii rizík.
- Integrácia plazmových technológií do bežného zdravotníckeho prostredia a do domácich aplikácií.
Studená plazma | Campden BRI
Rodina a osobný život
Má rodinu a rád trávi čas v prírode s manželkou a tromi deťmi. Rád cestuje a spolupracuje s medzinárodnými vedeckými tímami. Jeho osobný a pracovný život je prepojený: rodina a životný štýl na Slovensku zohrávajú dôležitú úlohu pri jeho rozhodnutí zostať na domovskej pôde a rozvíjať svoj výskum s blízkymi spolupracovníkmi.
Poznámky k dôrazu na popularizáciu fyziky
Podľa jeho slov je fyzika na Slovensku menej populárna medzi študentmi a na fakulte by uvítali väčší dopyt po štúdiu tohto odboru. Vzdelávacie a popularizačné aktivity sú dôležité pre rozšírenie budúcich možností uplatnenia študentov v priemysle aj vo výskume.
Machala tiež pripomína, že jeho práca a výskum majú širší spoločenský dopad - najmä prostredníctvom zlepšenia sterilizácie a riadenia infekcií v zdravotníctve a v prostredí, a že vývoj prenosných technológií by mohol zmeniť situáciu v oblastiach bez elektriny alebo čistej vody.
| Hlavné témy výskumu | Možné aplikačné oblasti |
|---|---|
| Studená plazma a jej účinky na baktérie a vírusy | Sterilizácia nástrojov, dezinfekcia rán, úprava vody a vzduchu |
| Selektívne ničenie rakovinových buněk | Potenciálne liečebné postupy, testovanie in vivo a in vitro |
| Prenosné plazmové zdroje | Dispezícia v oblastiach bez elektriny, rozvojové krajiny |
tags: #zdenko #machala #narodenie